Wat is de optimale arbeid-rust verhouding (ARV) binnen aerobe hoogintensieve

Transcriptie

1 INSPANNINGS FYSIOLOGIE Hoogintensieve intervaltraining (HI-IT) is tegenwoordig een belangrijk onderdeel in de trainingsprogramma s van duursporters. In de afgelopen jaren zijn de positieve effecten van HI-IT op met name het aerobe energiesysteem meermaals bewezen. In de finetuning van deze trainingsmethode is waarschijnlijk nog winst te behalen. Wat is de optimale arbeid-rust verhouding (ARV) binnen aerobe hoogintensieve intervaltraining (HI-IT)? Patrick Schoenmakers & Floor Hettinga Het gebruik van hoogintensieve intervaltraining (HI-IT) om het uithoudingsvermogen te vergroten en de duurprestaties van atleten te verbeteren is niet nieuw voor coaches, atleten en wetenschappers. 1,2 Al in 1959 werd intervaltraining beschreven door Herbert Reindell en collega s. Recentelijk is ook in Sportgericht meermaals aandacht besteed aan HI-IT. Gerard van der Poel 3 introduceerde de basisprincipes. Door Miriam van Reijen 4 werd stilgestaan bij de fysiologische adaptaties na HI-IT in vergelijking met omvangrijke laagintensieve training. 6 Later beschreven Albert Smit & Lourain van der Vleuten 5 de effectiviteit van gepolariseerd trainen met een verhouding van ongeveer 80% laagintensieve en 20% hoogintensieve arbeid. 7 In dit artikel zal worden ingegaan op aanbevelingen uit recente wetenschappelijke literatuur voor het finetunen van intervaltrainingen. De belangrijkste vraag daarbij: wat is (binnen een HI-IT training) de optimale arbeid-rust verhouding? HI-IT HI-IT is een trainingsvorm waarin korte periodes van inspanning op hoge intensiteit worden afgewisseld met periodes van relatieve rust. 1,2 Het herhaaldelijk activeren van de fysiologische systemen die belangrijk zijn voor duurprestaties (zie kader) is daarbij het doel. Tijdens de arbeidsintervallen wordt een hogere intensiteit gehaald dan tijdens de werkelijke uitvoering van de duurprestatie. 1,2,5,6 Door HI-IT kan er dus een intensievere trainingsprikkel bewerkstelligd worden dan de prikkel die haalbaar zou zijn tijdens een training op een continue intensiteit. Trainingsvariabelen Binnen HI-IT kan door het variëren van vijf factoren een groot aantal verschillende trainingen gevormd worden om het aerobe dan wel het anaerobe energiesysteem te activeren. 6,11 De factoren die de intensiteit van een intervaltraining bepalen zijn: 1. de intensiteit tijdens de arbeidsintervallen, 2. de duur van één arbeidsinterval, 3. het aantal arbeidsintervallen. 4. de intensiteit van de (relatieve) rustpauzes, 5. de duur van de rustpauzes. In de wetenschappelijke literatuur is al het nodige bekend over deze vijf 12 Sportgericht nr. 1 / 2013 jaargang 67

2 Fysiologische adaptaties na HI-IT Hoewel het beeld nog verre van compleet is, zijn recent indrukwekkende stappen gezet naar begrip van de fysiologische adaptaties na HI-IT (zie figuur 1). 8,9 Door hoog intensieve inspanningen zoals HI-IT wordt een grote hoeveelheid ATP afgebroken tot AMP. Een hoge concentratie AMP in cellen zorgt via twee verschillende wegen tot de activatie van PGC-1α. Deze stof wordt gezien als de hoofdschakelaar in de biogenese van mitochondriën. 10 Zo lijkt PGC-1α te zorgen voor de co-activatie van transcriptiefactoren (TF) om de aanmaak van mitochondriën te verhogen. Hierdoor nemen zowel het aantal mitochondriën als de oxidatieve capaciteit van de al bestaande mitochondriën toe. Deze aanpassingen komen de duurprestaties van atleten ten goede. Figuur 1. Potentiële mechanismen die betrokken zijn bij de biogenese van mitochondriën na HI-IT. 9 factoren, maar met betrekking tot de optimale lengte van de rustpauzes bestaat nog geen consensus. In dit artikel zullen wij daar adviezen voor proberen aan te dragen. 1. Intensiteit tijdens de arbeidsintervallen In de literatuur wordt er vanuit uitgegaan dat de optimale vooruitgang in aerobe capaciteit bewerkstelligd wordt door te trainen op een intensiteit die overeen komt met circa 90 tot 100% van de maximale zuurstofopname (VO 2 max). 1,2,7 Om tot deze intensiteit te komen wordt gewerkt op een percentage van de snelheid waarop een individu zijn maximale zuurstofopname behaalt (vvo 2 max) 12 of op een vastgesteld vermogen (Peak Power Output: PPO). 1,2 2. De duur van het arbeidsinterval In recente onderzoeken is een brede range te vinden van inspanningstijden per interval, variërend van één minuut tot wel 8 minuten. 1,2 Hoe lang een sporter tijdens deze intervallen rond zijn VO 2 max traint is afhankelijk van de duur van het interval. Fox et al. toonden in 1975 al aan dat het ongeveer één minuut duurt om een intensiteit van ~ 95% VO 2 max te bereiken, wanneer er hardgelopen wordt op vvo 2 max. 13 Latere onderzoeken van onder andere Stepto 14 en Laursen 15 toonden aan dat getrainde duuratleten na deze opstartminuut in staat zijn om vier minuten op deze intensiteit te trainen. Verdere verlenging van de arbeidsintervallen bleek geen extra prestatieverbetering te geven, maar wel de kans op uitval tijdens de training te vergroten. 15 Hieruit kan worden opgemaakt dat de optimale duur van de arbeidsintervallen binnen HI-IT ligt in de range van twee tot vijf minuten. 3. Aantal intervallen per training Uit verschillende onderzoeken blijkt dat sporters in staat zijn om binnen één training ongeveer een half uur inspanningen uit te voeren rond hun VO 2 max waarde. 1,2 Dit half uur is dan ook de beperkende factor voor het aantal intervalblokken dat tijdens een HI-IT sessie kan plaatsvinden. Het aantal uit te voeren inspanningsintervallen lijkt hierdoor te zijn gelimiteerd tot bijvoorbeeld tien stuks van twee minuten of vijf stuks van vijf minuten, aangezien er in het eerste deel van de rustpauzes ook nog hoge VO 2 -waarden worden behaald. 4. Intensiteit van de rust Tijdens periodes van inspanning binnen HI-IT neemt de lactaatconcentratie in het bloed snel toe. 2,16 Menzies en collega s 16 toonden bij tien getrainde hardlopers een stijging van 1,0 ± 0,1 naar 3,9 ± 0,3 mmol l -1 aan na één run van vijf minuten op 90% van de individuele VO 2 max (zie figuur 2a). Zoals in figuur 2b te zien is, wordt tijdens een actieve rustpauze van twee minuten (ongeacht de intensiteit) ongeveer 30% van dit opgehoopte lactaat weer afgebroken. Bij een passieve uitvoering van de rustpauze blijkt dit slechts 5% te zijn. 16 Waar er in de literatuur geen eenduidige lijn bestaat over de intensiteit van de actieve rust, lijkt inspanning op 40 60% VO 2 max geschikt als rustintensiteit Rustig wandelen in plaats van stilstaan blijkt vaak al een prima rustactiviteit te zijn! 5. Duur van de rustperiode Over de manipulatie van de meeste variabelen die de intensiteit van een intervaltraining bepalen is voldoende literatuur beschikbaar. Over de optimale lengte van rustperiodes in HI-IT blijkt echter weinig adequaat onderzoek te bestaan. Dit is opvallend, omdat het aannemelijk is dat een zo kort mogelijke herstelperiode tussen intervalblokken tot een maximale trainingsprikkel zal leiden. 1,13 Een te korte herhalingspauze zal echter leiden tot Sportgericht nr. 1 / 2013 jaargang 67 13

3 het niet kunnen uitvoeren van het voorgeschreven aantal herhalingen en/of verhinderen dat binnen de inspanningsblokken de juiste intensiteit wordt gehaald. Hoewel er momenteel geen sluitend bewijs bestaat voor een optimale arbeid rust verhouding (ARV), wordt er binnen HI-IT onderzoek vaak gebruik gemaakt van een vooraf vastgestelde ARV, uiteenlopend van 8:1 tot 1:3. 1,2 Een ARV van 2:1 geeft aan dat de rust de helft bedraagt van de geleverde inspanningstijd, bij een (omgekeerde) ARV van 1:2 is de rust juist dubbel zo lang als de inspanning. Een andere manier om de lengte van de rustpauzes te bepalen is het laten terugkeren van de hartslag tot een vooraf vastgestelde waarde. 19 Vaak ligt deze waarde rond de 65% van HFmax (maximale hartslag), wat wordt beschouwd als een adequate hartslag om weer aan een inspanning te beginnen. 15,19,20 Deze methode houdt echter geen rekening met de cardiac drift die optreedt gedurende HI-IT (zie figuur 3). Cardiac drift is de langzame (natuurlijke) stijging van de hartslag als gevolg van een inspanning. Door deze stijging nemen de rustperiodes in absolute tijd gedurende een training toe, omdat het herstel naar de vastgestelde waarde langer zal duren. Onderzoek naar de arbeid-rust verhouding Er zijn enkele onderzoeken bekend waarin gevarieerd is met de ARV binnen HI-IT, waarbij de trainingsintensiteit en het aantal intervallen niet van elkaar verschilden. In 2002 vergeleken Laursen en collega s het effect van twee verschillende rustperiodes tijdens een trainingsstudie. 15 Tijdens acht trainingen werden acht blokken Figuur 2. A: Verloop van de lactaatconcentratie in het bloed gedurende rust - inspanning herstelperiode. B: Procentueel herstel van de lactaatconcentratie in het bloed in de tijd na inspanning. 13 van 2,5 minuten gefietst. De helft van de deelnemers voerde de trainingen uit met een vaste ARV van 1:2 (vijf minuten rust). Bij de andere deelnemers werd de lengte van de rustperiode gebaseerd op het herstel van de hartslag naar 65% HFmax. Hierdoor werd de rustperiode aanzienlijk korter (3 minuten rust), wat neerkomt op een ARV van 1:1,2. Na de trainingsinterventie verbeterden beide groepen hun gemiddelde snelheid op een gesimuleerde tijdrit, VO 2 peak en ook op het maximale vermogen. De vooruitgang tussen de groepen verschilde echter niet significant van elkaar. In een ander onderzoek 22, waarin deelnemers zes intervallen van vier minuten moesten hardlopen, bleek het bevorderlijk om de ARV van 4:1 te veranderen naar 2:1. De deelnemers waren met de dubbel zo lange rust in staat om tijdens de inspanningsblokken 2% sneller te lopen, waarbij ook het percentage uitgevoerde inspanning op vvo 2 max toenam (85% van de totale tijd). Een verdere toename van de rustperiode, getest met een ARV van 1:1, bleek niet voor een extra verhoging van de snelheid en trainingsintensiteit te zorgen. Los van het feit dat in dit onderzoek wordt aangetoond dat twee minuten rust voldoende is voor hoog intensieve inspanningsblokken van vier minuten, toonde dit onderzoek ook aan dat een te korte rust zorgt voor een afname in de uitvoering van de inspanningsblokken. 20 Teleo-anticipatie: waar kiezen sporters zelf voor? Zoals hiervoor beschreven zijn er verschillende manieren om de ARV te fixeren op vooraf ingestelde verhoudingen, of op het herstel van de hartslag. In beide gevallen moet een sporter zich tijdens trainingen dus aanpassen aan een opgelegde rusttijd, een externe stimulus. Hierbij wordt geen of weinig rekening gehouden met individuele dag-tot-dag variaties in fysieke -, mentale - of omgevingsfactoren. Om herstelperiodes beter aan te laten sluiten bij de mogelijkheden van atleten is de afgelopen jaren geëxperimenteerd met teleo-anticipatie. 20,22 Dit begrip laat zich het beste uitleggen als de zelfregulering van rustperiodes tussen de intervalblokken op basis van (interne) fysiologische feedback. Op basis van deze feedback kunnen atleten inschatten wanneer ze weer klaar zijn voor de uitvoering van een volgend inspanningsblok. 23 Seiler en collega s 20 evalueerden de lengte van de rustperiodes die negen getrainde hardlopers zelf kozen tussen zes blokken van vier minuten inspan- 14 Sportgericht nr. 1 / 2013 jaargang 67

4 ning. De lopers kregen tijdens de rustperiodes geen feedback over hoe lang ze op dat moment aan het rusten waren. Uit de resultaten kwam naar voren dat de proefpersonen gemiddeld 118 seconden rust namen tussen de inspanningsperioden. Dit duidt op een natuurlijke ARV van 2:1. Het viel op dat er geen verschil bleek te bestaan tussen de gekozen lengte van de rustperiodes vroeg en later in de training. In een recente studie van Edwards en collega s 22 werd gekeken wat voor rustperiode 26 getrainde hardlopers kozen wanneer ze vijf maal één kilometer moesten afleggen op een vastgestelde snelheid (18.1 km/h, ~ 200 seconden). Tijdens de rustperiodes maakten de proefpersonen gebruik van een Perceived Readiness (PR) Scale (zie figuur 4). Hierbij kregen de deelnemers de instructie om aan het volgende inspanningsblok te beginnen wanneer de PR-score was gedaald van 7 naar 4. Aan de hand van de PR schaal namen de proefpersonen tussen de inspanningsblokken gemiddeld 160 seconden rust, wat overeenkomt met een ARV van 1,2:1. Aanbevelingen voor de praktijk Hoewel er aanwijzingen bestaan is het op basis van de beschikbare literatuur nog niet mogelijk om een gouden ARV voor aerobe HI-IT te definiëren. Dit komt door de vele verschillende protocollen die in onderzoek gebruikt Figuur 3. Cardiac drift, de natuurlijke stijging van de hartfrequentie door inspanning, terug te zien tijdens een hoog intensieve interval training van zes keer vier minuten, met rustpauzes van eveneens vier minuten (VAR = 1:1). 20 zijn, waarin vooral variatie bestaat in de lengte van de inspanningsintervallen. Uit de onderzoeken van Laursen 15 en Seiler 20 is gebleken dat na een inspanning van vier minuten een rustperiode van twee minuten voldoende is. Deze gedachte wordt kracht bijgezet door de teleo-anticipatie onderzoeken, waarin proefpersonen zich na en pauze van 2-2,5 minuut weer in staat achtten om een volgend inspanningsinterval te voltooien. 20, 22 Waar het op basis van de literatuur aan te raden is om de arbeidsintervallen tijdens HI-IT tussen de twee en vijf minuten te laten duren, lijkt een absolute rustperiode van twee minuten geschikt om aan te houden tijdens trainingen. 15, 22 Wanneer we dit in vaste normen willen vastleggen leidt dit tot 7 Exhausted (unable to exercise) 6 Very Tired (unable to exercise at the required intensity) 5 Tired (not yet able to exercise at the required intensity) 4 Adequately recovered (able to exercise at the required intensity) 3 Well recovered (able to exercise above the required intensity) 2 Very well recovered (well able to exercise above the required intensity) 1 Fully recovered (able to exercise at maximal intensity) Figuur 4. Perceived Readiness (PR) Scale, waarmee atleten kunnen bepalen of ze weer voldoende hersteld zijn voor een volgend intervalblok. 22 een ARV die varieert tussen 1:1 tot 5:2. Naast het gebruik van een vastgestelde rust van twee minuten kan altijd het hartslagherstel of de Perceived Readiness (PR) Scale gebruikt worden voor het mee laten wegen van dag-tot-dag variaties. Wanneer het herstel van de hartslag als maat wordt aangehouden, is het belangrijk om hierbij te corrigeren voor de cardiac drift die tijdens een training optreedt. Referenties 1. Laursen PB & Jenkins DG (2002). The scientific basis for high intensity interval training: Optimising training programmes in highly trained endurance athletes. Sports Medicine, 32 (1), Billat LV (2001). Interval training for performance: a scientific and empirical practice. Part I: aerobic interval training. Sports Medicine, 31 (1), Poel G van der (2011). High intensity interval training (HI-IT). Sportgericht, 65 (1), Reijen M van (2011). High volume of high intensity training? Sportgericht, 65 (3), Smit A & Vleuten L van der (2011). Het kwantificeren en sturen van de trainingsbelasting. Sportgericht, 65 (6), Laursen PB (2010). Training for intense exercise performance: high-intensity or high-volume training? Scandinavian Journal of Medicine and Science in Sports, Suppl. 2, Seiler S (2010). What is best practice for training intensity and duration distribution in endurance athletes? International Journal of Sports Physiology and Performance, 5 (3), Coffey VG & Hawley JA (2007). The molecular bases of training adaptation. Sports Medicine, 37 (9), Gibala MJ et al. (2012). Physiological adaptations to low-volume, high-intensity interval training in health and disease. Journal of Physiology, 590 (5), Wu Z et al. (1999). Mechanisms controlling mitochondrial biogenesis and respiration through the thermogenic coactivator PGC-1. Cell, 98 (1), Esteve-Lanao J et al. (2007). Impact of training intensity distribution on performance in endurance athletes. Journal of Strength and Conditioning Research, 21 (3), Billat LV & Koralsztein JP (1996). Significance of the velocity at VO2max and time to exhaustion at this velocity. Sports Medicine, 22 (2), Sportgericht nr. 1 / 2013 jaargang 67 15

5 13. Fox EL, Bartels RL & Billing CE (1975). Frequency and duration of interval training programs and changes in aerobic power. Journal of Applied Physiology, 38 (3), Stepto NK, Hawley JA & Dennis SC (1998). Effects of different interval-training programs on cycling time-trial performance. Medicine & Science in Sports & Exercise, 31 (5), Laursen PB et al. (2002). Interval training program optimization in highly trained endurance cyclists. Medicine & Science in Sports & Exercise, 34 (11), Menzies P et al. (2010). Blood lactate clearance during active recovery after an intense running bout depends on the intensity of the active recovery. Journal of Sports Science, 28 (9), Baldari C et al. (2005). Blood lactate removal during recovery at various intensities below the individual anaerobic threshold in triathletes. Journal of Sports Medicine and Physical Fitness, 45 (4), Belcastro AN & Bonen A (1975). Lactic acid removal rates during controlled and uncontrolled recovery exercise. Journal of Applied Physiology, 39 (6), Acevedo EO & Goldfarb AH (1989). Increased training intensity effects on plasma lactate, ventilatory threshold, and endurance. Medicine & Science in Sports & Exercise, 21 (5), Seiler S & Hetlelid KJ (2005). The impact of rest duration on work intensity and RPE during interval training. Medicine & Science in Sports & Exercise, 37 (9), Zavorsky GS, Montgomery DL & Pearsall DJ (1998). Effect of intense interval workouts on running economy using three recovery durations. European. Journal of Applied Physiology, 77 (3), Edwards AM et al. (2011). Self-pacing in interval training: a teleoanticipatory approach. Psychophysiology, 48 (1), Ulmer HV (1996). Concept of an extracellular regulation of muscular metabolic rate during heavy exercise in humans by psychophysiological feedback. Experimentia, 52 (5), Over de auteurs Patrick Schoenmakers is in 2012 aan de Rijksuniversiteit Groningen afgestudeerd als bewegingswetenschapper, met als grootste interesse trainings- en inspanningsfysiologie. Floor Hettinga is universitair docent/ onderzoeker bij het Centrum voor Bewegingswetenschappen van het Universitair Medisch Centrum van de Rijksuniversiteit Groningen. (Advertentie) Sportgerichte trainingsschema s 7 sporten: voetbal, golf, judo, hockey, tennis, zwemmen en roeien Fysieke voorbereiding en seizoensperiodiseringisering Databases eenvoudig aanpasbaar en uitbreidbaar Heldere en professionele trainingsschema s Nooit meer handmatig schema s maken Nooit meer rekenen Significante tijdwinst Toename professionaliteit Health Software Postbus AD Egmond aan Zee +31 (0) Sportgericht nr. 1 / 2013 jaargang 67